淤泥質(zhì)土地基基坑施工應(yīng)注意的問題

王衛(wèi)華

一、引言

安徽省沿江多圩區(qū)，圩內(nèi)河網(wǎng)密布，于圩內(nèi)形成了分布廣、厚度大的淤泥質(zhì)土層。工程設(shè)計中往往更重視淤泥質(zhì)土層承載力低、壓縮性大的特點，進(jìn)而采取各種地基處理加固措施，但對該土層基坑臨時施工重視程度不夠，加上施工技術(shù)水平、重視程度等因素影響，極易出現(xiàn)基坑邊坡滑塌、坑底隆起等事故，后續(xù)清理、加固不僅花費大量人力物力，增加投資，還占用工程的“黃金工期”，甚至影響永久的設(shè)計方案，可謂“因小失大”。

本文引鑒兩個發(fā)生基坑滑塌的工程實例，分析總結(jié)淤泥質(zhì)土層基坑施工時事故發(fā)生的原因和應(yīng)注意的問題，以供借鑒參考。

二、淤泥質(zhì)土基坑滑塌機(jī)理分析

1.淤泥質(zhì)土屬軟弱粘性土，天然狀態(tài)下多呈軟塑或流塑狀，土體凝聚力、內(nèi)摩擦角較小，土體的抗剪強(qiáng)度低，是影響基坑邊坡穩(wěn)定的主要因素。

2.淤泥質(zhì)土屬高壓縮性土，靈敏度高，還具有明顯的蠕變性。基坑開挖等同卸荷，改變了周邊土層的地應(yīng)力狀態(tài)，加上施工等外在因素的影響，會進(jìn)一步降低影響范圍內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度，加劇邊坡失穩(wěn)。

3.淤泥質(zhì)土天然含水率高而滲透性小，土體排水能力較弱，基坑開挖初始邊坡會形成向基坑內(nèi)的不穩(wěn)定滲流，加劇邊坡失穩(wěn)。

三、案例一

（一）工程概況

沿江圩區(qū)的某泵站工程，設(shè)計抽排流量為26.0m3/s，安裝5 臺1400ZLB5.5-7.5 立式軸流泵，總裝機(jī)2800kW，樞紐工程等別為Ⅲ等。站址處圩內(nèi)地面高程9.8～11.0m，堤頂高程13.7～14.3m，本工程站址左側(cè)為面積較大的深塘。站址處地層自上而下分別為：①層素填土、②層重粉質(zhì)壤土、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，其下為中粗砂和泥質(zhì)砂巖。其中進(jìn)水閘、前池和泵房建基面均為③層土，該層土呈流塑～軟塑狀，很濕～飽和，有淤泥味，局部含有粉細(xì)砂和腐殖質(zhì)，屬高壓縮性土，層厚15.10～20.10m，層底高程-15.18～-9.21m。設(shè)計地基采用預(yù)制管樁進(jìn)行處理。

（二）事故經(jīng)過

該工程于2018年10月底開始基坑開挖，開挖邊坡坡比1∶2.5，施工中開挖的土方采取了就近堆放，大都堆填至左側(cè)的深塘，后堆高至地面以上3～5m。11月12日，泵房基坑開挖至設(shè)計高程并進(jìn)行樁頭處理過程中出現(xiàn)基坑左側(cè)出露的淤泥質(zhì)土向基坑內(nèi)滑突現(xiàn)象。施工單位隨后僅進(jìn)行了簡單清除，后期淤泥土滑突現(xiàn)象加劇，2 天后泵房基坑內(nèi)大約被滑出土體覆蓋2/3，高度約2.0m。基坑左側(cè)樁基均已歪斜，不能使用。

（三）原因分析

經(jīng)分析，基坑失穩(wěn)的主要原因如下：（1）3 臺挖機(jī)開挖基坑，連續(xù)開挖并就近堆至左側(cè)深塘，不僅增加了塘底淤泥質(zhì)土體的豎向荷載，而且加速過快，緊鄰基坑，造成塘底淤泥質(zhì)土體短期較大受壓變形，朝水平向擠壓；（2）由于泵站基坑開挖形成深坑，減少了基坑側(cè)的豎向土重和水平土壓力，降低了塘底受壓土體的側(cè)限壓力，也形成了土體滑突的臨空邊界面，使淤泥有條件從基坑底板隆起并向坑內(nèi)側(cè)滑動；（3）該站址處淤泥質(zhì)土工程特性較差，呈流塑～軟塑狀，c=11.9，φ=6°，基坑邊坡土體的抗剪強(qiáng)度低，邊坡穩(wěn)定性差；（4）基坑開挖邊坡1∶2.5，對于淤泥質(zhì)土層偏陡；（5）發(fā)現(xiàn)邊坡滑突時重視程度不夠，未能及時采用有效措施，致使淤泥質(zhì)土體滑突加劇。

（四）處理措施

（1）優(yōu)先對邊坡頂部及深塘進(jìn)行卸荷，將堆填的土體全部轉(zhuǎn)運至棄土場，降低邊坡上部荷載。

（2）清除滑至基坑內(nèi)的土體運至棄土場。

（3）放緩基坑左側(cè)及基坑內(nèi)出露淤泥質(zhì)土的邊坡，已發(fā)生滑突范圍內(nèi)邊坡不陡于1∶5。

（4）更改原地基處理方案，失效的管樁范圍采用毛石混凝土換填加壓密注漿進(jìn)行處理。

四、案例二

（一）工程概況

沿江圩區(qū)某泵站工程，設(shè)計抽排流量為5.2m3/s，安裝4 臺700ZLB5.5-7.5 立式軸流泵，總裝機(jī)640kW，樞紐工程等別為IV 等，屬小（1）型泵站。站址處圩內(nèi)地面高程6.0～6.8m，堤頂高程14.1～14.6m。站址處地層自上而下分別為：①層重粉質(zhì)壤土、②層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土、③層重粉質(zhì)壤土和④層重粉質(zhì)壤土夾卵礫石。進(jìn)水閘、前池和泵房建基面均為②層土淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土，局部為中、輕粉質(zhì)壤土，灰色，軟塑～可塑，局部流塑，含少量腐殖質(zhì)、貝殼及小礫石，高壓縮性。地基采用水泥攪拌樁進(jìn)行處理。

（二）事故經(jīng)過

該工程于2020年底開始施工，2021年1月10日基坑驗收，1月15日底板泵室鋼筋綁扎完畢，1月16日上游開挖邊線外沿大堤堤頂混凝土道路內(nèi)側(cè)處突然出現(xiàn)垂直斷裂下沉約5m，有清晰的滑裂面，滑坡寬度約35m 左右，滑坡體土方量約2500m3，滑坡體前緣造成了基坑隆起約3m 高。基坑樁基均已被剪斷，不能使用。

（三）原因分析

根據(jù)現(xiàn)場查看、分析，基坑失穩(wěn)的主要原因有：（1）施工單位利用基坑開挖土方，將基坑左側(cè)堤后平臺填筑至堤頂同高，用作鋼筋、木工加工區(qū)和混凝土泵車停放區(qū)，新填土高度約5m。（2）基坑左側(cè)的平臺填筑大大增加基坑邊坡坡頂超載；另外滑坡發(fā)生前一天，混凝土泵車停放在平臺上進(jìn)行混凝土澆筑工作，也增加了坡頂超載。以上因素均增加了邊坡的下滑力。（3）邊坡底部淤泥質(zhì)土出露，淤泥質(zhì)土工程特性較差，呈軟塑～可塑，c=10，φ=8°，基坑邊坡土體的抗剪強(qiáng)度低，邊坡穩(wěn)定性差。（4）基坑開挖邊坡坡比1∶2 偏陡，基坑近8m 深，坡面沒有設(shè)置馬道。（5）淤泥質(zhì)土具有高靈敏性和蠕變性，該工程邊坡滑動突發(fā)性，分析認(rèn)為②層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土中局部為中、輕粉質(zhì)壤土，局部夾礫石，減小了淤泥質(zhì)土的變形量，但隨著邊坡抗滑力的不斷減弱，當(dāng)量變達(dá)到質(zhì)變時，邊坡發(fā)生滑動。

（四）處理措施

（1）優(yōu)先清除滑坡體土方，將土全部轉(zhuǎn)運至棄土場，降低邊坡上部荷載。

（2）放緩基坑左側(cè)及基坑內(nèi)出露淤泥質(zhì)土的邊坡，已發(fā)生滑突范圍內(nèi)邊坡不陡于1∶5。

（3）更改原地基處理方案，泵室范圍內(nèi)采用預(yù)制混凝土管樁進(jìn)行處理。

五、結(jié)論與建議

通過以上兩個案例可以看出淤泥質(zhì)土地基基坑施工易出現(xiàn)基坑隆起、邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，出現(xiàn)事故后會造成經(jīng)濟(jì)損失，處理起來也十分困難。雖然基坑為臨時工程，也應(yīng)引起參建各方的足夠重視，在理解淤泥質(zhì)土的工程特性基礎(chǔ)上做好設(shè)計和施工質(zhì)量控制。

（1）淤泥質(zhì)土基坑開挖土方不應(yīng)就近堆放，若必須臨時堆放時，臨時堆土距基坑距離應(yīng)由設(shè)計計算確定，而不應(yīng)隨意堆放，以免坡頂加荷對基坑穩(wěn)定造成影響。本文借鑒地基應(yīng)力擴(kuò)散理論，建議在未明確基坑周邊允許設(shè)計荷載值情況下，臨時堆土區(qū)距離邊坡距離不得小于3～5 倍基坑深度，淤泥質(zhì)土基坑應(yīng)相應(yīng)加大距離。

（2）基坑邊坡穩(wěn)定計算時應(yīng)適當(dāng)考慮基坑周邊施工機(jī)械附加的荷載，經(jīng)計算的開挖坡比在有條件下盡量放緩，參照類似經(jīng)驗一般應(yīng)緩于1∶3，當(dāng)基坑深度大于6m 時，應(yīng)設(shè)置不小于2m 寬的平臺，分級高度建議不高于6m。

（3）設(shè)計及施工應(yīng)注意淤泥質(zhì)土夾薄層粉細(xì)砂的情況，做好邊坡排水工作，否則在滲流作用下邊坡極易發(fā)生滑塌。

（4）基坑施工時應(yīng)設(shè)置必要的邊坡變形監(jiān)測點，遇淤泥質(zhì)土邊坡更應(yīng)加強(qiáng)基坑監(jiān)測，根據(jù)觀測結(jié)果及時調(diào)整施工方案■